应用于冷水机组的防冻结构和冷水机组的制作方法

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种应用于冷水机组的防冻结构和冷水机组。

背景技术：

冷水机组主要包括：压缩机、换热器、水泵和水箱等，换热器、水泵和水箱之间通过管路连通。

对于水冷式冷水机组而言，采用水与冷媒介质进行热交换，实现制冷或者制热效果。

冷水机组在运行时，水在管路内循环流动，当冷水机组停止运行，并且环境温度较低时，例如低于0度，水存在冻结的风险。

对于防止水冻结的方法，在冷水机组停止运行时，可以使水泵正常工作，维持水的循环，或者在环境温度较低时，定时或者不定时的使冷水机组处于制热模式，可避免水冻结。

上述方法中需要对冷水机组上电，但实际上当不需要使用冷水机组时，有些用户为了省电会把冷水机组的电源开关切断，或者在供电电网出现问题而导致断电，此时，水泵或者冷水机组无法运行，无法采用上述方法防止水冻结，在没有将管路内的水及时排出的情况下，水冻结可能导致管路冻裂损坏，并且可能使冷水机组中不同管路之间串水，使整个冷水机组无法正常运行。

技术实现要素：

本实用新型提供一种应用于冷水机组的防冻结构和冷水机组，以解决相关技术中的不足。

根据本实用新型第一个方面，提供一种应用于冷水机组的防冻结构，包括：

感温元件，包括壳体和活塞，所述活塞与所述壳体的内侧壁面滑动接触，所述活塞和所述壳体的内侧壁面形成的密封空间内填充有热胀冷缩感温材料；

流量传导元件，包括流量感应部和压力传导部，所述流量感应部设置在所述管路内，所述压力传导部设置在所述管路外，在所述管路内无水流时，所述流量感应部带动所述压力传导部向远离所述阀门的方向移动；

传动元件，其一端分别与所述活塞和所述压力传导部连接，另一端与所述管路的阀门连接；

在环境温度低于预设温度时所述热胀冷缩感温材料收缩，且在所述管路内无水流时，所述活塞和所述压力传导部带动所述传动元件向远离所述阀门的方向移动，并通过所述传动元件拉动所述阀门打开。

可选的，所述壳体包括向其外侧凸出的伸出管部，所述伸出管部与所述壳体内的空间连通，所述活塞位于所述伸出管部内；

沿垂直所述管路长度的方向，所述伸出管部的截面积小于所述壳体的截面积。

可选的，所述壳体贴近冷水机组的管路外表面设置。

可选的，所述壳体环绕且包裹在所述管路的外表面。

可选的，所述流量传导元件包括靶片，所述靶片部分伸入所述管路内的部分为所述流量感应部，所述靶片位于所述管路外的部分为所述压力传导部。

可选的，所述流量感应部和所述压力传导部分别为极性相同的第一磁片和第二磁片，所述第一磁片通过滑轨设置在所述管路内，且滑轨的两端设置有挡板，所述第一磁片位于两所述挡板之间。

可选的，还包括弹性件，其中，

所述弹性件的一端与所述压力传导部连接，所述弹性件的另一端固定；

所述弹性件在所述管路内有水流时处于压缩状态；

在环境温度低于预设温度时所述热胀冷缩感温材料收缩，且在所述管路内无水流时，所述弹性件由压缩状态复位。

可选的，还包括：

固定件，位于所述管路外部，所述弹性件位于管路外部，所述弹性件的另一端固定在所述固定件上。

可选的，所述传动元件包括第一连杆和第二连杆，其中所述第一连杆的一端与所述活塞连接，第二连杆的一端与所述压力传导部连接，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端连接。

可选的，所述传动元件还包括联动件，所述第一连杆的另一端和第二连杆的另一端分别与所述联动件的一端连接，所述联动件的另一端与所述阀门连接。

根据本实用新型第二个方面，提供一种冷水机组，包括管路，所述管路上设置有阀门，还包括上述一项所述的防冻机构，所述防冻结构中流量传导元件的流量感应部设置在所述管路内，所述防冻结构中流量传导元件的压力传导部设置在所述管路外，所述阀门与所述防冻机构的传动元件的另一端连接。

根据上述技术方案可知，该防冻结构为机械式结构，不需要使用电源，当冷水机组内的管路无水流且环境温度较低时，可控制阀门打开，将管路内的水排出，可防止管路内的水在较低温度下冻结，避免水冻结导致管路冻裂损坏，不会发生冷水机组中不同管路之间串水的现象，保证整个冷水机组正常运行，减小维修或者更换管路或者冷水机组相关部件的成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本实用新型一实施例示出的防冻结构在有水流时的结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施例示出的防冻结构在有无水流且水温低于预设温度时的结构示意图；

图3是根据本实用新型另一实施例示出的防冻结构在有水流时的结构示意图；

图4是根据本实用新型另一实施例示出的防冻结构在有无水流且水温低于预设温度时的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

针对现有设置在冷水机组在环境温度较低，由于位于管路内的水无法排出时，导致水冻结造成管路冻裂，使整个冷水机组无法正常运行的问题，本实用新型实施例提供一种应用于冷水机组的防冻结构，包括：

感温元件，包括壳体和活塞，活塞与壳体的内侧壁面滑动接触，活塞和壳体的内侧壁面形成的密封空间内填充有热胀冷缩感温材料；

流量传导元件，包括流量感应部和压力传导部，流量感应部设置在管路内，压力传导部设置在管路外，在管路内无水流时，流量感应部带动压力传导部向远离所述阀门的方向移动；

传动元件，其一端分别与活塞和压力传导部连接，另一端与管路的阀门连接；

在环境温度低于预设温度时热胀冷缩感温材料收缩，且在管路内无水流时，活塞和压力传导部带动传动元件向远离所述阀门的方向移动，并通过传动元件拉动阀门打开。

感温元件包括壳体和活塞，壳体可具有一定形状的具有空腔的结构，可为一面具有开口的环形壳体结构，活塞与壳体的内侧壁面滑动接触，活塞与壳体的内侧壁面围成一密封空间，在该密封空间内填充有热胀冷缩感温材料，热胀冷缩感温材料具有随温度变化的特性，例如，当温度较高时，其体积变大，当温度较低时，其体积减小。

热胀冷缩感温材料可以采用热膨胀阀中的感温包内的材料，具体可以为处于气液平衡饱和状态的媒介。

流量传导元件包括流量感应部和压力传导部，流量感应部可以感应管路内水流量的变化，并通过压力传导部将水流的压力传导到管路外，通过压力传导部带动传动元件动作。

管路中设置有阀门，由于传动元件的一端分别与活塞和压力传导部连接，活塞可沿壳体的内侧壁面滑动，且传动元件的另一端与阀门连接，活塞和压力传导部的动作可通过传动元件传递给阀门，进而带动阀门的动作，使阀门打开或者关闭，实现对阀门的控制作用。

上述的阀门可以为设置在管路中的排水阀或者补水阀等。

上述防冻结构的工作原理为，冷水机组运行，管路中的阀门处于关闭状态，管路内的水不会通过阀门流出。

当冷水机组停止运行，管路内的没有水流时，水流不再对流量感应部施加压力，并且，当环境温度低于预设温度(该预设温度为一较低的温度，例如零度)时，设置在感温元件的密封空间内的热胀冷缩感温材料收缩体积减小，由于热胀冷缩感温材料收缩活塞会发生位置移动，使密封空间的体积减小，进而带动传动元件向密封空间所在的一侧移动，即向远离阀门的方向移动，且同时流量感应部由于没有水流施加的压力，也向远离阀门的方向移动，此时，流量感应部带动压力传导部也向远离阀门的方向移动，通过压力传导部和活塞的位置移动，带动传动元件向远离阀门的方向移动，进而由传动元件拉动阀门打开，阀门打开后，管路内的水可经过流出，可将管路内的水排出。

由上述描述可知，该防冻结构为机械式结构，不需要使用电源，当冷水机组内的管路无水流且环境温度较低时，可控制阀门打开，将管路内的水排出，可防止管路内的水在较低温度下冻结，避免水冻结导致管路冻裂损坏，不会发生冷水机组中不同管路之间串水的现象，保证整个冷水机组正常运行，减小维修或者更换管路或者冷水机组相关部件的成本。

图1和图2所示为一示例性实施例提供的防冻结构结构，该防冻结构中的流量传导元件包括靶片，参照图1和图2所示，该防冻结构包括：

感温元件10，包括壳体11和活塞12，活塞12与壳体11的内侧壁面滑动接触，活塞12和壳体11的内侧壁面形成的密封空间内设置热胀冷缩感温材料13，壳体11贴近冷水机组的管路500外表面设置；

流量传导元件包括靶片21，靶片21部分伸入管路500内的部分为流量感应部，靶片21位于管路400外的部分为压力传导部；

传动元件30，其一端分别与活塞12和压力传导部(即靶片21位于管路外的部分)连接，另一端与管路500的阀门501连接。

靶片可以为具有一定宽度的硬质材料制作的片状板，其部分伸入管路内，靶片的该部分作为流量感应部可以感应管路内水流量的变化，靶片位于管路外的部分作为压力传导部可以起到传动水流压力的作用。

管路中设置有阀门，由于传动元件的一端分别与活塞和压力传导部连接，活塞可沿壳体的内侧壁面滑动，且传动元件的另一端与阀门连接，活塞和压力传导部的动作可通过传动元件传递给阀门，进而带动阀门的动作，使阀门打开或者关闭，实现对阀门的控制作用。

上述防冻结构的工作原理为，如图1所示，冷水机组运行，其管路500中的水循环流动，水会流经管路500，靶片21伸入管路500内的部分作为流量感应部，当管路500内有水流时，水流会对流量感应部(即靶片21位于管路内的部分)沿水流方向施加压力，靶片21位于图1所示的A位置，而靶片21为一体结构，靶片21位于管路500外的部分作为压力传导部与传动元件30连接，进而水流对流量感应部的压力通过压力传导部作用于通过传动元件30，同时，由于传动元件30的另一端与管路500中的阀门501连接，水流对靶片21的压力通过传动元件500传导到阀门501，对阀门501施加沿水流方向(例如图中右侧方向)的压力，阀门501处于关闭状态，管路500内的水不会通过阀门501流出。

如图2所示，当冷水机组停止运行，管路500内的没有水流时，不再对流量感应部(即靶片21位于管路内的部分)施加压力，并且，当环境温度低于预设温度(该预设温度为一较低的温度，例如零度)时，设置在感温元件10的密封空间内的热胀冷缩感温材料13收缩体积减小，由于热胀冷缩感温材料13收缩活塞12会发生位置移动，使密封空间的体积减小，进而带动传动元件30向密封空间所在的一侧移动，即向远离阀门501的方向移动(例如向图中左侧移动)，且同时靶片21由于没有水流施加的压力，也向远离阀门501的方向移动，由位置A移动至位置B，也即靶片21位于管路500外的部分作为压力传导部向远离阀门501的方向移动，通过靶片21和活塞12的位置移动，带动传动元件30向远离阀门501的方向移动，进而由传动元件30拉动阀门501打开，阀门501打开后，管路500内的水可经过流出，可将管路500内的水排出。

需要说明的是，靶片至少部分伸入管路内，靶片可能有部分位于管路外，这样靶片会穿过管路的管壁，为了防止管路中的水经靶片与管壁接触的位置漏出，靶片与管壁接触的部分截面积较小，即小于靶片位于管路内的部分，且靶片与管壁接触的周边位置可以采用塑胶材料，以实现密封效果，即使靶片发生位置改变，塑胶材料由于形变在靶片经过后自行密封，水不会流出。上述实施例为流量传导元件为靶片时，流量传导元件还可以包括极性相同的第一磁片和第二磁片，第一磁片为流量感应部，第二磁片为压力传导部，第一磁片通过滑轨设置在管路内，且滑轨的两端设置有挡板，第一磁片位于两挡板之间。

该种防冻结构的工作原理与上述实施例类似，简单言之，第一磁片作为流量感应部位于管路内，当管路内有水流时，第一磁片沿滑轨会发生位置移动，由于滑两端设置有挡板，当移动到一端的挡板位置时第一磁片不再移动，由于第一磁片和第二磁片极性相同，当第一磁片移动时，第二磁片会与第一磁片向相同的方向移动，而第二磁片与传动元件连接，进而水流对第一磁片的压力通过第二磁片作用于通过传动元件，使阀门处于关闭状态。

当管路内有无水流时，第一磁片沿滑轨移动到另一端的挡板位置时第一磁片不再移动，即移动到远离阀门方向的位置，此时，第二磁片也会向远离阀门的方向移动，进而由传动元件拉动阀门打开。

对于流量传导元件也可以为其他的结构，本实用新型对此并不限定。

图3所示为另一示例性实施例提供的防冻结构的结构示意图，如图3所示，该防冻结构中的感温元件10的壳体11包括向其外侧凸出的伸出管部110，伸出管部110与壳体11内的空间连通，活塞12位于伸出管部110内；

沿垂直管路500长度的方向，伸出管部110的截面积小于壳体11的截面积。

本实施例中，壳体包括伸出管部，伸出管部为一中空腔体的管体，伸出管部与壳体内的空间连通，活塞位于伸出管部内，伸出管部的中空腔体与壳体的中空腔体可共同组成密封空间，活塞与伸出管部的内侧壁面滑动接触。

管路的长度方向为管路内的水流方向，沿垂直管路长度的方向伸出管部的截面积小于壳体的截面积，这样，当填充在密封空间内的热胀冷缩感温材料收缩或者膨胀时，由于壳体内的空间较大，而伸出管部的空间较小，较小水温变化引起的热胀冷缩感温材料的体积变化可使伸出管部内的活塞位移量发生较大变化，进而有利于通过传动元件带动阀门打开，可提高感温元件对水温感应的灵敏度。

上述的伸出管部可以壳体的主体一体设置或者独立设置，本实施例对此并不限定。

在一些例子中，如图1所示，壳体10贴近冷水机组的管路400外表面设置。

由于壳体贴近管路外表面设置，设置在壳体内的热胀冷缩感温材料可更加准确的感应管路内水温的变化，而水温与环境温度的变化是同步的(即环境温度越低水温越低，环境温度越高水温越高)，因此，可将感应到的水温变化通过活塞转换成压力变化，通过传动元件传递给阀门，进而带动阀门的动作。

进一步的，壳体环绕且包裹在管路的外表面，这样填充在壳体和活塞形成的密封空间内的热胀冷缩感温材料与管路外表具有更大的接触面积，能更充分的地感应水温变化，有利于提高感温元件对水温感应的灵敏度。

上述的壳体可以为独立于管路设置或者与管路一体设置。

如图3所示，上述的防冻结构还包括弹性件41，其中，

弹性件41的一端与压力传导部(例如，靶片21位于管路内的部分)连接，弹性件41的另一端固定；

弹性件41在管路500内有水流时处于压缩状态；

在环境温度低于预设温度时热胀冷缩感温材料13收缩，且在管路500内无水流时，弹性件41由压缩状态复位。

本实施例中，设置有弹性件，上述弹性件可以为弹簧，弹性件一端与靶片连接，弹性件的另一端固定，弹性件的另一端可固定连接在管路外部，例如，固定在管路的管壁外侧，或者固定在一固定件上。

参照图3所示，设置在管路中的阀门501也可以具有一弹簧502，通过弹簧的压缩或者复位可控制阀门的关闭或者打开。

下面以流量传感元件为靶片为例说明本实施例防冻结构的工作原理，如图2所示，冷水机组运行，其管路500中的水循环流动，水会流经管路500，靶片21伸入管路500内的部分作为流量感应部，当管路500内有水流时，水流会对流量感应部(即靶片21位于管路内的部分)沿水流方向施加压力，由于压力传导部(靶片21位于管路500外的部分)与传动元件30连接，而弹性件41的一端也与压力传导部连接，因此，水流通过靶片21对弹性件41施加压力，弹性件41受力压缩处于压缩状态，靶片21位于图3所示的C位置，进而通过传动元件30对阀门501内的弹簧502施加压力，弹簧502受力压缩，并且，由于传动元件30的另一端与管路500中的阀门501连接，通过传动元件30对阀门501施加沿水流方向(例如图中右侧方向)的压力，阀门501处于关闭状态，管路500内的水不会通过阀门501流出。

如图4所示，当冷水机组停止运行，管路500内的无水流时，不再对流量感应部(即靶片21位于管路内的部分)施加压力，弹性件41会由压缩状态复位，弹性件41由于复位对传动元件30产生与水流方向相反的力，即对传动元件30产生远离阀门501方向的拉力F1；同时，当管路500内的水温低于预设温度时，热胀冷缩感温材料13收缩，活塞12也向远离阀门501方向移动，也对传动连杆30产生远离阀门方向的拉力F2，弹性件30产生的拉力F1和活塞12产生的拉力F2的合力，可以克服阀门501中弹簧502的拉力F3，使阀门501打开，可将管路500内的水排出。

当不满足管路内的水温低于预设温度的条件，或者不满足管路内无水流的条件时，此时F1<F3(管路内有水流)或者F2<F3(环境温度高于预设温度)或者F1＝F2＝0(环境温度高于预设温度且管路内有水流)，阀门均不能打开，即阀门关闭，管路内的水不会排出。

需要说明的是，上述描述中是以阀门中设置有弹簧描述，阀门中也可能不设置弹簧，其工作原理与上述过程类似，在此不再赘述。

在一些例子中，如图3所示，上述防冻结构还可以包括固定件42，位于管路400外部，弹性件41位于管路400外部，弹性件41的另一端固定在固定件42上。

本实施例中还包括固定件，固定件和弹性件均位于管路外部，可避免管路内的水对固定件和弹性件进行腐蚀，该固定件用于固定弹性件的另一端。

该固定元件可以固定连接在管路的管壁上，或者固定连接在冷水机组所在安装空间的某一位置。

另外，为了方便将靶片与弹性件的一端连接，如图3所示，靶片31伸出管路400外的部分(即压力传导部)与弹性件41的一端连接。

在一个可选的实施方式中，该防冻结构中的传动元件30包括第一连杆31和第二连杆32，其中第一连杆31的一端与活塞12连接，第二连杆32的一端与靶片21连接，第一连杆31的另一端和第二连杆32的另一端连接。

进一步的，如图3所示，传动元件30还可以包括联动件33，第一连杆31的另一端和第二连杆32的另一端分别与联动件33的一端连接，联动件33的另一端与阀门501连接。

本实施例中传动元件为连杆结构，通过第一连杆、第二连杆和联动件组成连杆结构，可实现将活塞的位置移动和压力传导部的位置移动产生的力传递给阀门，通过纯机械结构实现对阀门打开或者关闭的控制。

联动件可以有多种结构，只要能实现力传递的作用即可，例如可以为第三连杆或者齿轮元件，齿轮元件也实现力的传动，阀门可以为依靠齿轮传动的球阀等，这样可以相对的减小防冻结构的体积。

上述实施例提供的防冻结构，采用纯机械机构可以在水温较低时，且冷水机组断电其管路中无水流时，可以在不借助电源或者辅助电源情况下，控制管路中的阀门打开，排出管路内的水，避免水冻结导致管路冻裂损坏，并且，当管路中有水流或者水温较高时，可自动关闭阀门，不影响冷水机组的运行。

本实用新型实施例还提供一种冷水机组，包括管路，所述管路上设置有阀门，还包括上述任一实施例所述的防冻机构，所述防冻结构中流量传导元件的流量感应部设置在所述管路内，所述防冻结构中流量传导元件的压力传导部设置在所述管路外，所述阀门与所述防冻机构的传动元件的另一端连接。

该冷水机组通过设置上述实施例的防冻结构，当冷水机组内的管路无水流且环境温度较低时，可防止管路内的水在较低温度下冻结，避免水冻结导致管路冻裂损坏，不会发生冷水机组中不同管路之间串水的现象，保证整个冷水机组正常运行。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。